SPEKTROFOTOMETRI

I.                   TUJUAN

a.       Mempelalajari dan memahami peralatan spektrofotometri.

b.      Mempelajari dan memahami sifat serapan suatu larutan terhadap variasi panjang gelombang.

c.       Analisis campuran dua komponen dalam larutan dengan spektrofotometri.

II.                TEORI

Spektrofotometri adalah suatu metoda analisa yang didasarkan pada penyerapan sinar oleh larutan. Alat yang dapat melakukan hal ini harus memiliki lima komponen dasar, yaitu : sumber cahaya, prisma atau kisi difraksi, celah masuk, detektor (tabung fotoelektris) dan detektor.

Bila seberkas sinar polikromatis melewati kisi difraksi maka sinar tersebut akan diuraikan menjadi sinar monokromatis sesuai dengan warna dan panjang gelombangnya. Warna yang kita inginkan dapat kita peroleh dengan cara menggeser atau merubah posisi kisi difraksi. Kemudian sinar monokromatis tadi akan melewati celah (exit slit) dan terus mengenai phototube, dimana pada phototube ini akan dihasilakan arus listrik yang besarnya sebanding dengan jumlah foton sinar monokromatis yang mengenainya. Bila suatu meter digital dihubungkan pada alat photometer tadi maka arus listrik yang dihasilkan tersebut dapat kita ukur. Skala meter tadi umumnya dikalibrasi dengan dua cara, yaitu :

a.       Persen transmitan, dengan rentang skala dari 0 % sampai 100 %.

b.      Absorban atau optical density, dengan rentang skala dari 0 s/d 2.

Perbedaan-perbedaan antara spektrofotometer dengan filter fotometer lainnya dapat dilihat pada tabel berikut :

No.	Perbedaan	Spektrofotometer	Filter fotometer lainnya
1.	Daerah spektrum elektromagnetik	Sinar tampak, sinar UV (200-380 nm) maupun infra merah (750 nm)	Hanya dapat digunakan unutuk spektrun sinar tampak (380-750 nm)
2.	Sumber sinar	Lampu deuterium (UV), pemijar Nerst (IR) lampu kawat wolfram (visibel)	lampu kawat wolfram (visibel)
3.	Alat pemilih pita	Kisi difraksi dan prisma	Filter
4.	Alat detektor sinar	Tabung foton hampa (vaccum phototube)	Fotosel atau lapisan penghalang
5.	Bahan pembuat sel atau kuvet	Kaca (visibel), kristal garam (IR) dan kuarsa (UV)	Kaca
6.	Kegunaan	Analisa kuantitatif dan kualitatif	Analisa kuantitatif

Hukum Lambert-Beer

Jika seberkas sinar melewati suatu larutan maka sebagian dari sinar tersebut akan diserap (absorbsi) oleh larutan dan sebagian yang lainnya akan diteruskan (ditransmisikan). Perbandingan antara sinar datang (I_o) dengan intensitas sinar yang diteruskan (I_t) pada suatu panjang gelombang (l) disebut dengan transmitan (T). Transmitan biasanya dinyatakan dengan % T. Absorban (A) suatu sampel adalah nilai negatif dari logaritma transmitan :

                  % T = (I_o/I_t) x 100

A      = - log (T)

Nilai absorban suatu sampel pada panjang gelombang tertentu adalah sebanding dengan absortivitas zat (konstan untuk setiap panjang gelombang), panjang lintasan yang dilalui oleh sinar melewati larutan sampel dan konsentrasi zat atau komponen yang dilaluinya. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai :

                  A     = a . b . c

A : Absorban

a  : absortivitas molar zat

b  : panjang lintasan (ketebalan larutan yang dilewati oleh sinar)

c  : konsentrasi

Umumnya a dan b bersifat konstan sehingga plot dari absorban sampel vs konsentarsi dari zat yang menyerap adalah berupa garis lurus. Dalam praktik, sebuah kurva kalibrasi dibuat dengan memplot absorban dari sederatan larutan standar dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Jika absorban dari suatu sampel yang tidak diketahui diukur maka konsentrasinya dapat ditentukan dengan bantuan grafik tersebut.

Untuk analisis larutan yang terdiri dari campuran dua komponen harus memenuhi syarat-syarat berikut :

a.       komponen-komponen dalam larutan tidak boleh saling bereaksi

b.      penyerapan komponen-komponen tersebut tidak sama

c.       komponen harus menyerap pada panjang gelombang tertentu.

Secara matematis analisis campuran dua komponen dinyatakan sebagai berikut :

A₁     = a_x1 . b . c_x + a_y1 . b . c_y

A₂     = a_x2 . b . c_x + a_y2 . b . c_y

A1 : serapan campuran pada panjang gelombang maksimum pertama

A2 : serapan campuran pada panjang gelombang maksimum kedua

C   : konsentrasi larutan.

Keuntungan alat spektrofotometer untuk keperluan analisis kuantitatif antara lain adalah :

a.      Dapat digunakan secara luas.

Baik untuk penentuan senyawa organik maupun senyawa anorganik, baik pula yang berwarna ataupun tidak berwarna dengan syarat bila larutan tidak berwarna maka harus direaksikan terlebih dahulu dengan reagen tertentu atau reaksi kimia tertentu.

Catatan : molekul harus dibuat berwarna karena penyerapan dilakukan oleh larutan berwarna dengan cara menambahkan reagen tertentu, dengan syarat :

1.      Reaksi zat yang ditentukan tersebut harus selektif (reaksinya      spesifik)

2.      Reaksinya harus berlangsung dengan cepat.

3.      Warna yang dihasilkan harus stabil.

4.      Warna tersebut sangat dipengaruhi oleh pH.

b.      Mempunyai kepekaan yang tinggi.

Dapat mendeteksi senyawa yang memiliki konsentrasi hingga 10^-7 M

c.       Sangat selektif.

Dapat menentukan suatu komponen tanpa pemisahan dengan mengatur kondisi.

d.      Pengerjaan mudah dan cepat.

Bisa mendeteksi 5-10 cuplikan/menit.

III.             PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

      Alat     a. Spektronik-20

                  b. Kuvet

                  c. Pipet hisap

                  d. Buret

      Bahan a. Metil blue 0,05 %

                  b. Metil red 0,05 %

                  c. HCl 0,1 N

                  d. Aquades

3.2 Cara Kerja

A.  Pembuatan larutan standar

1.  Dipipet 1 mL larutan metilen blue 0,05 % ke dalam labu ukur 100 mL dan encerkan dengan HCl 0,1 N sampai tanda batas.

2.  Dipipet 1 mL larutan metil red 0,05 % ke dalam labu ukur 100 mL dan encerkan dengan HCl 0,1 N sampai tanda batas.

3.  Diukur transmitan kedua larutan pada panjang gelombang 400 nm sampai dengan 600 nm dengan beda 10 nm.

4.  Disisipkan pengukuran dengan beda 5 nm pada daerah panjang gelombang serapan maksimumnya, dari data pengukuran tentukan nilai panjang gelombang serapan maksimum masing-masing komponen tersebut.

B.  Cara pemakaian alat

1.      Disambungkan alat spektronik-20 dengan arus listrik, hidupkan dengan menggunakan tombol A. Biarkan alat tersebut hidup selama 30 menit.

2.      Pada keadaan tempat sampel (D) berada dalam keadaan kosong dan tertutup, putar tombol set zero (A) sampai alat menunjukkan angka 0% pada skala transmitan.

3.      Diatur panjang gelombang yang kita inginkan dengan memutar tombol C.

4.      Kemudian dimasukkan kuvet yang berisi blanko ke dalam tempat sampel (D) tadi dengan cara memperhatikan agar tanda putih yang terdapat pada kuvet harus disejajarkan dengan tanda yang terdapat dalam tempat sampel. Perlu diingat bahwa kuvet yang dimasukkan harus berada dalam keadaan bersih dan bebas dari segala macam kotoran. Untuk itu kita harus melap terlebih dahulu kuvet tersebut.

5.      Diputar tombol 100% T (B) sampai alat menunjukkan angka 100% pada skala transmitan.

6.      Kemudian dikeluarkan kuvet yang berisi blanko tadi dan ganti dengan kuvet yang berisi sampel yang akan kita ukur (metilen blue dan rhodamin-B).

7.      Dibaca skala %T yang ditunjukkan oleh alat.

8.      Diulangi prosedur ini berulang kali dengan memvariasikan panjang gelombang, dengan cara mengulangi langkah pada poin 2 sampai 7 untuk setiap penentuan nilai absorban pada panjang gelombang yang kita inginkan.

 DAFTAR PUSTAKA

Brink, O. G. et al. 1983. DASAR-DASAR ILMU INSTRUMEN. Bina Cipta : Bandung. Hal 183 – 203.

Hendava, Dr. Sumar, dkk. 1994. KIMIA ANALITIK INSTRUMEN. IKIP Semarang : Semarang. Hal 139 – 143.

Khopkar, S.M. 1990. KONSEP DASAR KIMIA ANALISA. Universitas Indonesia : Jakarta. Hal 245 – 246.